Técnicas Avanzadas de Soldadura y Ensayos de Materiales

Preparación de Bordes para Soldadura

Bordes Rectos

Cuando el espesor de las piezas a unir no pasa de 3 mm, basta con limpiar los bordes. La soldadura se hace en una sola pasada, dejando entre las piezas una separación de 1 mm. Si el espesor está entre 3 y 5 mm, se deja una separación de 2 mm.

Bordes en V

Cuando se han de soldar piezas cuyo espesor está entre 5 y 6 mm, los bordes se achaflanan en V. Para soldar en plano horizontal, el ancho del cordón no debe ser superior a 4 veces el diámetro del electrodo, y para la soldadura vertical puede llegarse hasta 6 veces el diámetro del electrodo. Cuando la soldadura se hace en techo, conviene dar pasadas estrechas para evitar inclusiones de escoria. Entre pasada y pasada debe quitarse la escoria para que el cordón siguiente asiente sobre limpio.

Bordes en V para Tubos y Soportes

Un caso típico de preparación de los bordes en V es la que se hace sobre tubos. El escalonado, o parte sin achaflanar, es preferible que no se dé y, en todo caso, no debe pasar de 1,5 mm. Otro caso especial con bordes en V es aquel en que, por ser necesaria la **penetración** y no pudiéndose llegar fácilmente al vértice por ambas caras, se coloca un soporte por la parte posterior, por el revés. El soporte ha de medir de 2 a 3 veces el espesor. Si se puede colocar perfectamente y sin juego, el cordón se realiza en una sola pasada. En caso de que no sea posible, se realiza en dos pasadas. Si se suelda en posición vertical, se hará el cordón en una sola pasada.

Preparación en X

Cuando las piezas a soldar sobrepasan los 15 mm de espesor y la junta es accesible por ambas caras, es aconsejable achaflanar los bordes en X. Esto supone un ahorro considerable de metal de aportación, que puede estimarse en un 50%, evitándose también o reduciéndose de forma considerable las deformaciones. Cuando se desee gran calidad, debe iniciarse la soldadura por la cara del revés, para evitar fallas en la penetración y otros defectos del cordón. La penetración en X puede hacerse simétrica, que es lo normal, o asimétrica.

Preparación de Bordes en K y en J

Aunque la junta sea accesible por ambas caras de la unión, siempre que el espesor de las piezas a unir sobrepase los 15 mm, conviene sustituir la preparación en V por la preparación en K. Los ángulos vacíos pueden ser de 55º cada uno y el ángulo sólido de 70º para asegurarse de que no se producirá desfonde. La distancia entre las piezas será de 3 mm para soldaduras en plano frontal o en techo, y de 4 mm para soldadura vertical.

Bordes en T

Cuando se han de soldar piezas en ángulo, quedando en forma de T, pueden darse estas particularidades:

1. La altura del cordón debe ser entonces igual o ligeramente superior al menor de los espesores soldados.
2. Si la **penetración** debe ser total, debe prepararse la pieza vertical en forma de media V cuando el espesor esté alrededor de los 15 mm.
3. Al preparar la pieza, se deja sin achaflanar una zona de 2 mm para evitar desfondes.

Ensayos de Materiales

Ensayos Estáticos

En ellos, la fuerza se aplica sobre el metal en forma progresiva. Entre ellos figuran los ensayos de tracción, mediante los cuales se determina la **resistencia a la tracción**, la **elasticidad** y el **alargamiento**. También son estáticos los ensayos de flexión, plegado y dureza. El más utilizado es el ensayo de flexión y plegado, con el que se pretende comprobar la flexibilidad del material y de la soldadura.

Ensayos Dinámicos

Se realizan mediante pruebas de flexión por choque y tracción por choque, siendo el más utilizado el ensayo de **resiliencia**, conocido también como ensayo Charpy. El ensayo consiste en golpear la probeta por el lado opuesto a la entalla con un péndulo que se deja caer libremente desde una cierta altura. Las condiciones de este ensayo son completamente distintas a las de los ensayos realizados bajo cargas estáticas, en los que la carga se incrementa de forma lenta. Esto se traduce en que algunos materiales se comporten de diferente modo en cada caso y presenten una rotura dúctil en el ensayo de tracción y una rotura frágil en el de flexión. La entalla y la alta velocidad de aplicación de la carga actúan en este sentido.

Normas para la Utilización de Electrodos

La primera y principal es elegir el **electrodo adecuado** con las características mecánicas y la composición idónea al trabajo que se vaya a realizar, teniendo en cuenta las dimensiones, espesores y las posiciones en que debe soldarse, y las características de la corriente de que se dispone. En cuanto a la intensidad, se siguen algunos principios:

1. Se emplea una intensidad algo más pequeña para la primera capa en el fondo de un chaflán.
2. Se elige una intensidad más elevada para la primera capa en el fondo de un ángulo.
3. Se escoge una intensidad más elevada para soldar en rincón.

Soldadura de Recargue

Los objetivos de la soldadura de recargue pueden resumirse de la manera siguiente:

1. Permitir recuperar un elemento desechable por desgastes excesivos.
2. Permitir la reposición de un material resistente al desgaste, en sus diversas formas.
3. Lograr un incremento en la resistencia y así obtener una larga vida en servicio.
4. Permitir reparaciones y fáciles reemplazos.
5. Permitir la realización de formas complicadas.

Tipos de Desgaste

Deslizamiento o Rozamiento Metal-Metal

Es un tipo de desgaste ocasionado por fricción entre dos superficies metálicas en estrecho contacto. Los metales idénticos o similares pueden formar soldaduras localizadas durante el servicio debido a la alta fricción de las superficies, y la rotura de estas soldaduras es la responsable del desgaste. Con metales que muestren una pequeña tendencia a adherirse, el desgaste ocurre como consecuencia de una fatiga superficial resultante de deformaciones elasto-plásticas.

Abrasión o Rozamiento Metal-Mineral

En este caso, las asperezas o partículas sueltas son las que causan el desgaste. El mecanismo involucra micro maquinado y fatiga plástica, aunque el principal mecanismo de **abrasión** es el de micro máquina de la superficie ocasionado por las partículas duras que se comportan como pequeñas herramientas de corte. El principal factor para la reducción de estos mecanismos de desgaste es incrementar la **dureza del material**.

Impacto

El fenómeno se produce como consecuencia de la alta energía asociada con un cuerpo que, al chocar con otro, produce una deformación que se extiende a lo largo de la superficie de contacto. El desgaste resulta de una repetida deformación de la superficie sobre una zona localizada o extendida. El mecanismo involucra deformación superficial, y la fractura resulta de la fatiga por repetidos impactos.

Corrosión

La **corrosión** puede ser uniforme o localizada sobre algunas zonas preferenciales, y comúnmente ocurre simultáneamente con otro tipo de desgaste. En general, se debe al ataque de un medio químico agresivo sobre el elemento en cuestión.

Fatiga Térmica

Generalmente, este proceso se produce asociado con algún otro mecanismo de desgaste y es ocasionado por sucesivos cambios de temperatura del elemento considerado.